物理层（Physical Layer）

功能

物理层是  OSI 模型的最底层，负责在物理介质上传输原始的比特流（0 和  1）。它直接与物理传输介质打交道，比如网线、光纤、无线信号等。物理层要解决的是设备如何与传输介质连接，以及如何在介质上传输信号的问题。具体功能包括：定义物理接口标准，像网线接口的形状、针脚数量和排列；规定信号的编码方式，例如将二进制数据转换为适合在介质上传输的电信号或光信号；确定传输速率，如  10Mbps、100Mbps  等；处理信号的传输方向，是单工（只能单向传输，如广播）、半双工（可以双向，但不能同时，如对讲机）还是全双工（可同时双向传输，如电脑上网）。

常见协议

1. EIA/TIA - 232：这是一种常用的物理接口标准，用于计算机与调制解调器、打印机等设备之间的连接。它定义了接口的机械、电气和功能特性，规定了数据传输速率、信号电平以及引脚功能等。比如早期的计算机通过串口连接外部设备，就常遵循 EIA/TIA - 232 标准。
2. RJ45：虽然严格来说它是一种接口，但与之相关的标准在物理层也很重要。RJ45   接口是以太网中最常用的连接接口，用于连接计算机网卡和网络设备（如交换机、路由器）。它规定了 8   芯网线的线序排列，不同的线序用于不同的连接场景，如直通线用于连接不同类型设备（计算机与交换机），交叉线用于连接相同类型设备（计算机与计算机），不过现在很多网络设备能自动识别并适应不同线序。

数据链路层（Data Link Layer）

功能

数据链路层负责将物理层接收到的原始比特流组织成帧（Frame），并进行错误检测和纠正。它就像一个“包装工”，把杂乱的比特流包装成有序的帧，每个帧包含源地址、目的地址和数据等信息。同时，它还要解决介质访问控制问题，即多个设备共享同一传输介质时，如何有序地发送和接收数据，避免冲突。具体功能包括：成帧，根据特定规则将比特流划分成帧；差错控制，通过循环冗余校验（CRC）等方法检测帧在传输过程中是否出错，并进行简单纠正；流量控制，当发送方和接收方速度不匹配时，防止接收方因来不及处理数据而丢失帧。

常见协议

1. 以太网****协议（Ethernet）：这是目前局域网中最常用的数据链路层协议。它规定了帧的格式，包含前导码、目的   MAC 地址、源 MAC 地址、类型 / 长度字段、数据字段和帧校验序列（FCS）等部分。以太网使用 CSMA/CD（载波监听多路访问 /    冲突检测）机制来解决介质访问控制问题，即设备在发送数据前先监听介质是否空闲，若空闲则发送，同时检测是否发生冲突，若冲突则停止发送并等待随机时间后重试。以太网有不同的速率标准，如   10Mbps 以太网、100Mbps 快速以太网、1000Mbps 千兆以太网等。
2. PPP（Point - to - Point Protocol）：用于在点对点链路（如两台计算机通过串口线直接连接，或通过调制解调器拨号连接）上传输数据。PPP   协议不仅负责成帧，还支持多种网络层协议（如 IP、IPX 等），同时具备认证功能（PAP 和   CHAP），可以验证连接双方的身份，提高安全性。在家庭通过拨号上网的时代，PPP 协议被广泛应用。

网络层（Network Layer）

功能

网络层负责将数据从源端传输到目的端，主要解决路由选择和拥塞控制问题。它就像一个“交通指挥员”，决定数据包在网络中的传输路径。网络层接收来自数据链路层的帧，提取其中的网络层地址（如  IP  地址），根据路由表选择最佳路径将数据包转发出去。同时，当网络出现拥塞时，要采取措施避免网络性能下降。具体功能包括：寻址，为网络中的设备分配网络层地址（如  IPv4 地址或 IPv6  地址），以便区分不同设备；路由选择，通过路由算法计算数据包从源到目的的最佳路径；拥塞控制，当网络流量过大时，采取丢弃数据包、调整路由等方法缓解拥塞。

常见协议

1. IP（Internet Protocol）：分为 IPv4 和  IPv6，是网络层的核心协议。IPv4 采用  32 位地址，如 192.168.1.1，目前仍广泛使用，但由于地址空间有限，逐渐向 IPv6  过渡。IPv6 采用 128  位地址，极大地扩充了地址空间。IP 协议负责将数据包封装成 IP 数据报，包含源 IP 地址和目的 IP  地址，在网络中进行转发。
2. ICMP（Internet Control Message Protocol）：用于在  IP  网络中传递控制消息，如网络是否可达、主机是否可达、路由是否可用等。常见的 ping 命令就是利用 ICMP  协议来测试网络连通性。当我们使用  ping 命令时，源主机向目的主机发送 ICMP 回显请求报文，目的主机收到后返回 ICMP   回显应答报文，根据是否收到应答报文以及往返时间，可以判断网络是否正常。
3. RIP（Routing Information Protocol）：是一种简单的距离向量路由协议。路由器使用 RIP 协议时，通过定期交换路由信息（以跳数作为度量值，每经过一个路由器跳数加 1）来构建和维护路由表。RIP 协议配置简单，但在大型网络中收敛速度慢，不适合复杂网络环境。
4. OSPF（Open Shortest Path First）：开放最短路径优先协议，是一种链路状态路由协议。它通过收集网络中所有路由器的链路状态信息，使用 Dijkstra 算法计算出到达每个目的网络的最短路径，并生成路由表。OSPF 协议收敛速度快，适合大型复杂网络。

传输层（Transport Layer）

功能

传输层负责为应用层提供端到端的可靠或不可靠的数据传输服务。它就像一座“桥梁”，在源端和目的端的应用程序之间建立连接，确保数据准确无误地传输。传输层接收来自网络层的数据包，根据端口号将数据交付给正确的应用程序进程。具体功能包括：提供可靠传输（如  TCP 协议），通过确认、重传、流量控制和拥塞控制等机制保证数据无差错、按序到达；提供不可靠传输（如 UDP  协议），不保证数据的可靠交付，但传输速度快，适合对实时性要求高但对数据准确性要求相对较低的应用。

常见协议

1. TCP（Transmission Control Protocol）：传输控制协议，提供面向连接的、可靠的字节流服务。在传输数据前，需要在源端和目的端之间建立三次握手连接，确保双方准备好传输数据。传输过程中，通过序列号和确认号保证数据的有序传输和完整性，采用滑动窗口机制进行流量控制，避免接收方缓冲区溢出。例如，在浏览器访问网页时，HTTP   协议通常使用 TCP 协议传输数据，确保网页内容完整准确地显示。
2. UDP（User Datagram Protocol）：用户数据报协议，提供无连接的、不可靠的数据传输服务。UDP   协议不需要建立连接，直接将数据封装成 UDP   数据报发送，传输速度快，但可能会出现数据丢失、乱序等情况。像视频流传输（如在线视频播放）、实时语音通话（如微信语音通话）等场景，更注重实时性，对少量数据丢失不太敏感，常使用   UDP 协议。

会话层（Session Layer）

功能

会话层负责建立、管理和终止表示层实体之间的会话连接。它就像一个“协调员”，协调不同应用程序之间的对话。会话层可以在两个节点之间建立多个不同类型的会话，如文件传输会话、远程登录会话等。具体功能包括：会话建立，确定通信双方的身份和通信方式；会话管理，如控制会话的同步、协商会话参数；会话终止，当通信结束时，有序地释放会话资源。

常见协议

1. NetBIOS（Network Basic Input/Output System）：早期在局域网中广泛使用，用于在计算机之间建立会话，实现文件、打印和通信等服务。NetBIOS 为应用程序提供了一组网络 API，简化了网络编程。例如，在早期的 Windows 网络中，计算机通过 NetBIOS 名称进行通信，实现资源共享。
2. RPC（Remote Procedure Call）：远程过程调用协议，允许程序调用远程计算机上的过程（函数），就像调用本地过程一样。RPC     隐藏了网络通信的细节，使开发分布式应用程序更加容易。例如，一个服务器程序可以提供一些远程过程供客户端调用，客户端无需了解网络传输和远程服务器的具体实现，直接调用这些远程过程即可获取服务。

表示层（Presentation Layer）

功能

表示层负责处理应用层数据的表示问题，包括数据的编码、加密和解密、压缩和解压缩等。它就像一个“翻译官”，将应用层的数据转换为适合在网络中传输的格式，或者将从网络接收的数据转换为应用层能够理解的格式。具体功能包括：数据编码转换，例如将  ASCII 码转换为 EBCDIC  码，以适应不同系统间的数据交换；数据加密和解密，保护数据在传输过程中的安全性，防止数据被窃取或篡改；数据压缩和解压缩，减少数据传输量，提高传输效率。

常见协议

1. ASCII（American Standard Code for Information Interchange）：美国信息交换标准代码，是一种常用的字符编码标准，用 7 位二进制数表示 128 个字符，包括英文字母、数字、标点符号等。在网络通信中，许多应用程序使用 ASCII 码来表示文本数据。
2. SSL/TLS（Secure Sockets Layer/Transport Layer Security）：安全套接层 / 传输层安全协议，用于在网络通信中对数据进行加密和解密，确保数据的保密性和完整性。我们在访问 HTTPS 网站时，浏览器和服务器之间就使用 SSL/TLS 协议进行加密通信，防止用户信息被窃取，比如在网上银行转账时，保障转账信息的安全。
3. JPEG（Joint Photographic Experts Group）：一种图像压缩标准，用于对静态图像进行压缩。通过去除图像中的冗余信息，在保证图像质量的前提下，大幅减小图像文件的大小，便于在网络上传输和存储。我们在网上看到的大部分图片都是以 JPEG 格式存储和传输的。

应用层（Application Layer）

功能

应用层是  OSI  模型的最高层，直接面向用户，为用户提供网络应用服务。它就像各种“工具”，满足用户在网络环境下的各种需求，如文件传输、电子邮件、网页浏览等。应用层负责与用户交互，接收用户的请求，并将请求转化为网络能够理解的格式，通过下层协议进行传输，同时将接收到的响应数据呈现给用

常见协议

1. HTTP（Hypertext Transfer Protocol）：超文本传输协议，用于在 Web  浏览器和  Web 服务器之间传输超文本（如 HTML 网页）。HTTP 协议基于请求 - 响应模式，浏览器向服务器发送 HTTP  请求，服务器收到后返回  HTTP 响应，包含网页内容。我们日常上网浏览网页就是通过 HTTP  协议实现的，例如在浏览器地址栏输入网址后，浏览器会发送 HTTP  请求获取网页数据。
2. SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：简单邮件传输协议，用于发送电子邮件。当我们在邮件客户端（如 Outlook、Foxmail）撰写并发送邮件时，邮件客户端会使用 SMTP 协议将邮件发送到邮件服务器，邮件服务器之间也使用 SMTP 协议进行邮件传输，最终将邮件发送到收件人的邮件服务器。
3. POP3（Post Office Protocol - Version 3）：邮局协议版本   3，用于接收电子邮件。收件人使用邮件客户端通过 POP3 协议从邮件服务器下载邮件到本地计算机，以便离线阅读。现在也常用   IMAP（Internet Message Access Protocol）协议替代 POP3，IMAP   协议可以在服务器上管理邮件，用户在不同设备上访问邮件时能保持邮件状态一致。
4. FTP（File Transfer Protocol）：文件传输协议，用于在不同计算机之间进行文件传输。FTP 提供了登录验证机制，用户需要输入用户名和密码才能访问 FTP 服务器，实现文件的上传和下载。比如网站管理员可以使用 FTP 工具将网站文件上传到服务器，也可以从服务器下载备份文件。